ΙΧΝΗΛΑΣΙΜΟΤΗΤΑ ΕΝΤΟΣ ΑΓΡΟΥ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΔΟΣΙΑΚΗ ΣΥΓΚΟΜΙΔΗ ΟΠΩΡΟΦΟΡΩΝ ΔΕΝΔΡΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ RFID

Transcript

1 ΙΧΝΗΛΑΣΙΜΟΤΗΤΑ ΕΝΤΟΣ ΑΓΡΟΥ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΔΟΣΙΑΚΗ ΣΥΓΚΟΜΙΔΗ ΟΠΩΡΟΦΟΡΩΝ ΔΕΝΔΡΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ RFID Ι.Γ. Αμπατζίδης 1, Σ.Γ. Βουγιούκας 1 και Δ.Δ. Μπόχτης 1 1 Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Γεωπονική Σχολή, Εργαστήριο Γεωργικής Μηχανολογίας, Θεσσαλονίκη, iampatzi@agro.auth.gr ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται ένα αυτοματοποιημένο σύστημα ιχνηλασιμότητας εντός αγρού για τον εντοπισμό των κιβωτίων γεμάτων φρούτα και την συσχέτισή τους με τα δέντρα από όπου συγκομίστηκαν. Το σύστημα αυτό δοκιμάστηκε κατά τη διάρκεια προσομοίωσης της παραδοσιακής διαδικασίας συγκομιδής οπωρώνων με τα χέρια. Ένας αναγνώστης RFID τοποθετήθηκε στην πλατφόρμα μεταφοράς ελκυστήρα και παθητικές ετικέτες RFID, οι οποίες περιέχουν μοναδικούς κωδικούς, επικολλήθηκαν στα κιβώτια όπου συλλέγονται οι καρποί και στα δέντρα. Διαπιστώθηκε ότι το προτεινόμενο σύστημα τροποποιεί ελάχιστα την διαδικασία της συγκομιδής χωρίς να επηρεάζει (αυξάνει) το χρόνο της. Λέξεις κλειδιά: Ιχνηλασιμότητα, γεωργία ακριβείας, παραδοσιακή συγκομιδή φρούτων IN FIELD TRACEABILITY DURING THE TRADITIONAL FRUIT HARVESTING USING RFID LOCATION TECHNOLOGIES Y.G. Ampatzidis 1, S.G. Vougioukas 1 and D.D. Bochtis 1 1 Aristotle University of Thessaloniki, Department of Agricultural Engineering, Thessaloniki, Greece. iampatzi@agro.auth.gr ABSTRACT In this paper an in-field traceability system is proposed to establish the correspondence between trees and the bins involved in their harvesting. The system is currently under development and some results concerning its accuracy and reliability were evaluated in the field, during a small-scale simulation of fruit harvesting. An RFID reader was mounted at the top of a tractor bed and low cost passive RFID tags were attached permanently to individual trees and bins. It was found that the system did not interfere significantly with the current harvesting procedures, although some changes to the harvesting practice may be required eventually. Keywords: Traceability, precision farming, hand harvested fruits

2 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οικονομικοί, περιβαλλοντικοί καθώς και λόγοι ασφάλειας των τροφίμων προτάσσουν ένα νέο τρόπο διαχείρισης των αγροκτημάτων που να καταγράφει και να αποτυπώνει όσο το δυνατόν καλύτερα τη μεταβλητότητα των χαρακτηριστικών του εδάφους και της καλλιέργειας τόσο χωρικά όσο και χρονικά (π.χ. γεωργία ακριβείας). Βασικό εργαλείο της γεωργίας ακριβείας είναι η χαρτογράφηση της παραγωγής (yield mapping) και η ιχνηλασιμότητα των προϊόντων εντός αγρού, με όσο τον δυνατόν μεγαλύτερη ακρίβεια, για τον καθορισμό εδαφικών ζωνών με κοινά χαρακτηριστικά, και την ανάπτυξη μεταβλητών καλλιεργητικών φροντίδων σε κάθε ζώνη (π.χ. λίπανση). Με τον όρο «ιχνηλασιμότητα εντός αγρού» εννοούμε όχι τόσο τη δυνατότητα υπολογισμού-μέτρησης της παραγωγής ανά σημείο του αγροκτήματος αλλά τη δυνατότητα ταυτοποίησης των προϊόντων με το συγκεκριμένο σημείο (π.χ. δέντρο) από απ όπου συγκομίστηκαν. Πολλά συστήματα χαρτογράφησης της παραγωγής έχουν μελετηθεί και εφαρμοστεί κυρίως στα φυτά μεγάλων καλλιεργειών π.χ. βαμβάκι, σιτάρι, ντομάτες ([1], [2], [3]). Στα συστήματα αυτά χρησιμοποιούνται μηχανές συγκομιδής εφοδιασμένες με αισθητήρες μέτρησης της παραγωγής και σύστημα προσδιορισμού θέσης (GPS- Global Positioning System) του οχήματος για τη συσχέτιση παραγωγής και θέσης στο χωράφι. Σε αντίθεση, η συγκομιδή των φρούτων για νωπή κατανάλωση, όπως όλοι οι ευαίσθητοι σε κρούσεις καρποί, πραγματοποιείται κυρίως με εργάτες [4]. Αυτό συμβαίνει γιατί η μηχανική συγκομιδή των φρούτων έχει σοβαρά μειονεκτήματα όπως: υποβάθμιση της ποιότητας, δυσκολία συγκομιδής όλων των καρπών, συγκομιδή ταυτόχρονα ώριμων και άγουρων καρπών κ.α. Επομένως, απαιτείται διαφοροποίηση των παραπάνω μεθόδων για την εφαρμογή τους σε οπωρώνες. Αρκετά συστήματα έχουν εφαρμοστεί για τη χαρτογράφηση της παραγωγής σε οπωρώνες στο εξωτερικό με ενθαρρυντικά αποτελέσματα ([5], [6], [7], [8]). Εντούτοις, δεν έχουν καταφέρει να ξεπεράσουν προβλήματα όπως: σχετικά χαμηλή ανάλυση χαρτών, μικρή ακρίβεια εντοπισμού της θέσης, πλήρης αυτοματοποίηση διαδικασιών και λανθασμένες ή ελλιπείς μετρήσεις. Όσον αφορά στη χαμηλή ανάλυση χαρτών, οφείλεται στο ότι η παραγωγή από μερικά και όχι από κάθε δέντρο καταγράφεται. Επιπλέον, η χρήση του GPS κάτω από δέντρα με μεγάλη κόμη δίνει σημαντικά σφάλματα στις μετρήσεις του [9]. Τέλος, η εμπλοκή του ανθρώπινου παράγοντα στη διαδικασία της καταγραφής της παραγωγής προκαλεί σοβαρά σφάλματα. Επομένως, απαιτείται ένα αξιόπιστο σύστημα, το οποίο δεν θα βασίζεται σε δειγματοληψία αλλά σε απευθείας μετρήσεις και θα μπορεί να συσχετίσει, με μεγάλη ακρίβεια, τα φρούτα με το δέντρο ή την περιοχή απ όπου συγκομίστηκαν. Επίσης, στο σύστημα αυτό θα πρέπει να εμπλέκεται ελάχιστα ο ανθρώπινος παράγοντας (εργάτες) και να μην επηρεάζεται η κλασική διαδικασία συγκομιδής ή να τροποποιείται όσον το δυνατόν λιγότερο, ώστε να μην αυξάνεται ο χρόνος συγκομιδής. Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται ένα αυτοματοποιημένο σύστημα ιχνηλασιμότητας εντός αγρού, το οποίο ξεπερνάει τους περιορισμούς των προηγουμένων, σε σχέση με τον εντοπισμό των κιβωτίων γεμάτων φρούτα και την συσχέτισή τους με τα δέντρα από όπου συγκομίστηκαν. Στο σύστημα αυτό προτείνεται η επικόλληση φθηνών παθητικών ετικετών RFID (radio frequency identification), τα οποία περιέχουν μοναδικούς κωδικούς, στα κιβώτια και στα δέντρα. Ένα σύστημα ασύρματης αναγνώρισης αντικειμένων, μέσω ραδιοσυχνοτήτων (RFID-reader), το οποίο ανιχνεύει τις παθητικές ετικέτες σε απόσταση μεγαλύτερη των 10 μέτρων και γωνία 60 μοιρών, τοποθετείται στην πλατφόρμα ενός ελκυστήρα. Όταν ο ελκυστήρας κινηθεί στο χωράφι για την συλλογή των γεμάτων καρπούς κιβωτίων, ο RFID-reader

3 ανιχνεύει και καταγράφει τις ετικέτες των κιβωτίων και των δέντρων. Τα δεδομένα αυτά φιλτράρονται και αποθηκεύονται σε μία βάση δεδομένων, όπου και πραγματοποιείται η συσχέτιση μεταξύ των γεμάτων με φρούτα κιβώτια και δέντρων από όπου συγκομίστηκαν. Τέλος, με τη ζύγιση κάθε κιβωτίου, στον αγρό ή στο συσκευαστήριο, ολοκληρώνεται η χαρτογράφηση της παραγωγής. 2. ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΠΑΡΑΔΟΣΙΑΚΗΣ ΣΥΓΚΟΜΙΔΗΣ ΜΕ ΤΑ ΧΕΡΙΑ Λόγω της διαφορετικής διαμόρφωσης του σχήματος των δένδρων (κύπελο, παλμέττα κ.α.), η διαδικασία της συγκομιδής μπορεί να διαφοροποιείται από καλλιέργεια σε καλλιέργεια. Σε όλες τις περιπτώσεις, οι αποστάσεις μεταξύ των γραμμών είναι τέτοιες ώστε να μπορεί να κινηθεί ένας δενδροκομικός ελκυστήρας μέσα στον οπωρώνα. Έτσι, τα δέντρα σε έναν οπωρώνα φυτεύονται σε σταθερές αποστάσεις από τα γειτονικά τους, σε ένα προκαθορισμένο σχέδιο (grid pattern), το οποίο είναι σταθερό για ένα δεδομένο αγροτεμάχιο. Παραδείγματος χάριν, τα δέντρα οπωρώνων μπορούν να τοποθετηθούν σε διαστήματα 5μ μεταξύ των σειρών και 4 έως 6μ πάνω στη σειρά. Η συγκομιδή των φρούτων πραγματοποιείται σε ένα, δύο ή περισσότερα στάδια (χέρια), ώστε να συλλέγονται μόνο οι ώριμοι καρποί. Κατά την συγκομιδή των καρπών, ένας αριθμός εργατών, εφοδιασμένος με τα κατάλληλα βοηθητικά μέσα (σκάλες, σκαλάκια, κλούβες-τελάρα), συλλέγει τους καρπούς από τα δέντρα. Συνήθως οι καρποί ενός δέντρου συλλέγονται από έναν μόνο εργάτη και τοποθετούνται σε κλούβες (κιβώτια) των 20 kg περίπου. Οι κλούβες αυτές παραμένουν κάτω από τα δένδρα και μετά το τέλος τις συγκομιδής ελκυστήρας με πλατφόρμα μεταφοράς μετακινείται στο χωράφι και οι κλούβες συλλέγονται από εργάτες. Καθώς ο ελκυστήρας κινείται σε μία γραμμή, οι κλούβες συλλέγονται από δύο σειρές δέντρων (Σχήμα 1). Πολλές φορές ένας εργάτης συλλέγει τις κλούβες και τις τοποθετεί στο σημείο συγκέντρωσης. Σχήμα 1. Κίνηση του ελκυστήρα στον οπωρώνα για τη συλλογή των γεμάτων κιβωτίων με φρούτα. 3. ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΣΥΓΚΟΜΙΔΗΣ ΜΕ ΤΑ ΧΕΡΙΑ Για την ιχνηλασιμότητα των καρπών των οπορωφόρων δέντρων εντός αγρού αλλά και για τη χαρτογράφηση της παραγωγής με μεγάλη ακρίβεια απαιτείται ο εντοπισμός και η καταγραφή της παραγωγής κάθε δέντρου ξεχωριστά (ή μικρής ομάδας δέντρων). Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η γεωγραφική θέση κάθε δέντρου και η συσχέτιση μεταξύ δέντρου και όλων των κιβωτίων που περιέχουν τα συγκομισμένα φρούτα του. Παρακάτω, αναλύεται η μαθηματική διατύπωση του προβλήματος της ιχνηλασιμότητας προϊόντων εντός αγρού και της χαρτογράφησης της παραγωγής,

4 δηλαδή της συσχέτισης δέντρου-κιβωτίων, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν στη μεθοδολογία μας [10]. Θεωρούμε M τον αριθμό των δέντρων σε ένα αγροτεμάχιο (οπωρώνα) h. Σε κάθε δέντρο δίνετε ένας μοναδικός κωδικός (ID) m j (1 j M). Η γεωγραφική θέση (UTM) του κάθε δέντρου ( x, y με κωδικό m j μπορεί εύκολα να υπολογιστεί και ) mj m j επομένως να δημιουργηθεί ένας πίνακας (ή μία βάση δεδομένων) L ο οποίος θα περιέχει τον κωδικό (ID) του κάθε δέντρου και τη γεωγραφική του θέση ( x, y ) = L ( m ). mj mj j Επίσης, ας θεωρήσουμε B τον συνολικό αριθμό των κιβωτίων που θα χρησιμοποιηθούν για την συγκομιδή του αγροτεμαχίου h. Σε κάθε κιβώτιο δίνεται ένας Q = l :1 q B που μοναδικός κωδικός l q, (1 q B). Έτσι, δημιουργείτε ένα σύνολο { q } περιέχει τους κωδικούς των διαθέσιμων κιβωτίων στα οποία οι εργάτες θα τοποθετήσουν τους συγκομιζόμενους καρπούς. Ακόμα, θέτουμε w(l q ) το βάρος (kg) των καρπών που τοποθετούνται στο κάθε κιβώτιο l q. Κατά τη διαδικασία της συγκομιδής, στο στάδιο συγκομιδής (χέρι) k, κάθε δένδρο με κωδικό m j, συγκομίζεται από έναν εργάτη ο οποίος τοποθετεί τους καρπούς σε έναν αριθμό κιβωτίων. Έτσι, σε κάθε δέντρο αντιστοιχεί ένας αριθμός κιβωτίων (γεμάτων με καρπούς). Επομένως, δημιουργείται ένα σύνολο κιβωτίων, που αντιστοιχεί V( m, k) σε κάθε δέντρο, το οποίο περιέχει τους κωδικούς των κιβωτίων. Εάν αυτό το σύνολο, δηλαδή η συσχέτιση δέντρου m j -κιβωτίων, καθοριστεί, η παραγωγή (απόδοση) p(m j,k) για το συγκεκριμένο στάδιο (χέρι) k, μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση: p( mj, k) = w( l q ) (1) lq V( mj, k) Η συνολική παραγωγή του κάθε δέντρου μπορεί να γραφεί ως: p( m ) p( m,1) p( m, k)... p( m, S ), όπου S είναι ο συνολικός αριθμός των = + + j j j j σταδίων (χέρια) συγκομιδής (π.χ. S=2 ή 3 χέρια). Τέλος η συνολική παραγωγή P h του αγροτεμαχίου h, δίνετε από τη σχέση: M M S M S q P = p( m ) = p( m, k) = w( l ) h j j j= 1 j= 1 k= 1 j= 1 k= 1 lq V( mj, k) Επομένως το συνολικό πρόβλημα μπορεί να διατυπωθεί ως εξής: κατά τη διάρκεια κάθε σταδίου συγκομιδής k, ανιχνεύουμε τον κωδικό κάθε δέντρου m j, βρίσκουμε τις γεωγραφικές του συντεταγμένες, εντοπίζουμε (συσχετίζουμε) το σύνολο των κιβωτίων V( m, k) j L(m ) j j (2) που περιέχουν τους καρπούς του και ζυγίζουμε το κάθε κιβώτιο l q V( mj, k) που ανήκει σε αυτό το σύνολο ώστε να υπολογίσουμε την παραγωγή του δέντρου p(m j,k). 3. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Το πρόβλημα της συσχέτισης των γεμάτων φρούτων κιβωτίων με τα αντίστοιχα δέντρα από όπου συγκομίστηκαν τα φρούτα καθώς και το πρόβλημα του προσδιορισμού της γεωγραφικής θέσης των κιβωτίων μπορεί να επιλυθεί με δύο μεθόδους. Στην πρώτη χρησιμοποιείται συνδυασμός ενός συστήματος RFID και DGPS, ενώ στη δεύτερη το πρόβλημα επιλύεται με τη χρήση μόνο του συστήματος RFID. Στην

5 παρούσα εργασία αναλύεται μόνο η δεύτερη μέθοδος (περισσότερα για τη 1 η μέθοδο στην [10]). Λόγω ορισμένων τεχνικών περιορισμών του συστήματος RFID, που θα περιγραφούν αργότερα, οι προτεινόμενες μέθοδοι μπορούν να λύσουν το παραπάνω πρόβλημα μόνο για ζεύγη δέντρων, και όχι για μεμονωμένα δέντρα. Η σημαντικότερη υπόθεση και των δύο μεθόδων είναι ότι μετά τη συλλογή των καρπών από τα δέντρα και τη τοποθέτησή τους σε κιβώτια, απαιτείται η απόθεση των κιβωτίων κοντά στον κορμό του αντίστοιχου δέντρου και όχι σε μεγαλύτερες αποστάσεις, διαφορετικά ο συσχετισμός μεταξύ των κιβωτίων και του δέντρου θα είναι ανακριβής. Στην εργασία αυτή χρησιμοποιήθηκε ένα σύστημα ασύρματης αναγνώρισης αντικειμένων, μέσω ραδιοσυχνοτήτων (RFID-reader), το οποίο ανιχνεύει τις ταυτότητες παθητικών ετικετών RFID και προσδιορίζει τη θέση τους, από την εταιρία Trolley Scan Company, Νότια Αφρική. Το σύστημα αυτό λειτουργεί στις UHF συχνότητες (869.5 με 869.7Mhz) και είναι σε θέση να ανιχνεύσει τις ταυτότητες των παθητικών αναμεταδοτών (ετικετών) και να υπολογίσει τη θέση τους σε απόσταση μεγαλύτερη των 10 μέτρων (10-13 m) και γωνία 60 μοιρών (οι συμβατικοί αναγνώστες RFID ανιχνεύουν τις παθητικές ετικέτες σε πολύ μικρότερες αποστάσεις). Ο αναγνώστης RFID τοποθετήθηκε στη πλατφόρμα του ελκυστήρα και προγραμματίστηκε να λειτουργεί με τέτοιο τρόπο ώστε να ανιχνεύει μόνο τις ετικέτες που εισέρχονται στην περιοχή αναγνώρισής του για πρώτη φορά (αναφερόμενες ως νέες ετικέτες). Επίσης, χρησιμοποιήθηκε ένα διαφορικό AgGPS 106 (DGPS), από την Trimble, μόνο για τον υπολογισμό των γεωγραφικών θέσεων (σε UTM) του ελκυστήρα (Σχήμα 2α) για σκοπούς καλύτερης παρουσίασης των αποτελεσμάτων. Τα δεδομένα από τον αναγνώστη RFID και το DGPS φιλτράρονται και αποθηκεύονται αυτόματα σε μία βάση δεδομένων, μέσω σειριακής επικοινωνίας (RS232) με φορητό ηλεκτρονικό υπολογιστή. Σχήμα 2. α) Σύστημα ασύρματης αναγνώρισης αντικειμένων, μέσω ραδιοσυχνοτήτων RFID και διαφορικό AgGPS 106 (DGPS). β) Παθητικές ετικέτες RFID τοποθετημένες σε κιβώτιο-κλούβα Σύστημα ιχνηλασιμότητας εντός αγρού με χρήση RFID Στη μέθοδο αυτή χρησιμοποιείται ένα σύστημα RFID (ένας αναγνώστης-ραντάρ RFID και παθητικές ετικέτες RFID). Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για οπωρώνες με σχετικά μεγάλα δέντρα με μεγάλη επιφάνεια φυλλώματος (κόμη) όπου τα δεδομένα από το DGPS είναι ασυνεχή και χαμηλής ακρίβειας. Σε αντίθετη περίπτωση, δηλαδή σε χαμηλά δέντρα, όπου οι μετρήσεις του DGPS είναι συνεχόμενες και ακριβείς προτείνεται η συνδυασμένη χρήση συστήματος RFID και GPS (η μέθοδος αυτή περιγράφεται στην [10]). Στην παρούσα μεθοδολογία, όπου χρησιμοποιείται μόνο το σύστημα RFID, προτείνεται η επικόλληση παθητικών ετικετών, τα οποία περιέχουν μοναδικούς κωδικούς, σε κάθε κιβώτιο (Σχήμα 2.β) και στα δέντρα ώστε να επιτυγχάνεται η συσχέτιση μεταξύ κιβωτίων γεμάτων με φρούτα και δέντρου από όπου

6 συγκομίστηκαν χωρίς τη χρήση του GPS. Ο αναγνώστης-ραντάρ RFID (RFID-reader) τοποθετείται στην πλατφόρμα μεταφοράς του ελκυστήρα (Σχήμα 3α) Περιγραφή Μεθοδολογίας Κατά τη διαδικασία της συγκομιδής οι καρποί συλλέγονται από τα δέντρα σε κιβώτια τα οποία τοποθετούνται κοντά στους κορμούς των ίδιων δέντρων. Στο τέλος, ελκυστήρας με πλατφόρμα μεταφοράς μετακινείται σε μία γραμμή, και οι κλούβες συλλέγονται από εργάτες. Κάθε φορά τα κιβώτια συλλέγονται από δύο δέντρα, αριστερά και δεξιά της πλατφόρμας και για το λόγω αυτό η συσχέτιση πραγματοποιείται μεταξύ κιβωτίων γεμάτων με φρούτα και δύο δέντρων από όπου συγκομίστηκαν. Ο αναγνώστης RFID προγραμματίστηκε να λειτουργεί με τέτοιο τρόπο ώστε να ανιχνεύει μόνο τις νέες ετικέτες που εισέρχονται στην περιοχή αναγνώρισής του (γωνία 60 ο από τις κεραίες) για πρώτη φορά. Ακόμα κι αν ο αναγνώστης RFID δεν μπορέσει να ανιχνεύσει ένα κιβώτιο που είναι εκτός από την περιοχή αναγνώρισής των κεραιών του (κώνος 60 ο ) θα το καταγράψει όταν το φορτώσουν οι εργάτες στη πλατφόρμα μεταφοράς, η οποία βρίσκεται μέσα στη ζώνη των 60 ο μοιρών (Σχήμα 3β). Επειδή ο αναγνώστης RFID ανιχνεύει όλες τις νέες ετικέτες οι οποίες βρίσκονται στην περιοχή αναγνώρισής του δεν μπορεί να διευκρινιστεί εάν τα κιβώτια προέρχονται από το αριστερό ή το δεξιό δέντρο και επομένως η συσχέτιση πραγματοποιείται μεταξύ κιβωτίων και ζευγάρια δέντρων από όπου συγκομίστηκαν. Στη συνέχεια αφού συλλεκτούν τα κιβώτια από μία γραμμή ο ελκυστήρας προσπερνάει την επόμενη και μετακινείται στην μεθεπόμενη γραμμή (Σχήμα 1). Τυπικά, ο ελκυστήρας σταματά μερικά μέτρα μετά από κάθε ζευγάρι δέντρων, έτσι ώστε τα κιβώτια να μπορούν να φορτωθούν στην πλατφόρμα. Ο αναγνώστης RFID καταγράφει τις ετικέτες των κιβωτίων που βρίσκονται γύρω από τα δύο δέντρα (IDs των κιβωτίων), τα IDs των δέντρων και το χρόνο. Δεδομένου ότι έχουν τοποθετηθεί ετικέτες RFID στα δέντρα η συσχέτιση μεταξύ ζεύγους δέντρων και κιβωτίων πραγματοποιείται αυτόματα. Η καταγραφή του χρόνου συγκομιδής (ημέρα, ώρα) είναι μεγάλης σημασίας, γιατί η ώρα συγκομιδής των προϊόντων επηρεάζει και την ποιότητά τους [11]. Εάν υπολογιστεί το βάρος κάθε κιβωτίου [w(l q )] η παραγωγή p(m ij,k) για κάθε ζευγάρι δέντρων m i, m j μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο (1). Δέντρα RFID Reader 60 o Κιβώτια Σχήμα 3. α)τοποθέτηση του αναγνώστης RFID στην πλατφόρμα μεταφοράς του ελκυστήρα, β) Περιοχή αναγνώρισης του ανιχνευτή RFID. 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΖΗΤΗΣΗ Η παραπάνω μεθοδολογία εφαρμόστηκε σε οπωρώνα κατά τη διάρκεια προσομοίωσης της διαδικασίας συγκομιδής (εικονικής συγκομιδής). Τα πειράματα

7 πραγματοποιήθηκαν σε οπωρώνα του αγροκτήματος της Γεωπονικής σχολής του Α.Π.Θ. που περιέχει 108 δέντρα διάφορων ειδών (π.χ. ροδακινιές, δαμασκηνιές κ.α.) τοποθετημένα σε 12 γραμμές με 9 δέντρα πάνω σε κάθε γραμμή (Σχήμα 4α). Πρώτα, χρησιμοποιήθηκε ένα DGPS, το οποίο τοποθετήθηκε σε σωλήνα 3 μέτρων, για την καταγραφή των γεωγραφικές θέσεων (UTM) των τεσσάρων δέντρων στα άκρα του αγροτεμαχίου. Στη συνέχεια, υπολογίστηκαν οι θέσεις όλων των δέντρων, αφού οι αποστάσεις μεταξύ γραμμών και σειρών είναι σταθερές, και σχεδιάστηκε ο χάρτης του οπωρώνα. Η απόσταση καταγραφής του ανιχνευτή RFID προγραμματίστηκε <10m. Ο αναγνώστης-ραντάρ RFID τοποθετήθηκε στην πλατφόρμα μεταφοράς του ελκυστήρα μαζί με ένα DGPS, το οποίο χρησιμοποιήθηκε μόνο για να καταγράψει την πορεία του οχήματος, για λόγους καλύτερης παρουσίασης των αποτελεσμάτων και όχι για να βοηθήσει στη συσχέτιση δέντρου-κιβωτίων. Παθητικές ετικέτες RFID, οι οποίες περιέχουν μοναδικούς κωδικούς, επικολλήθηκαν στα κιβώτια και στα δέντρα. Στο Σχήμα 4β παρουσιάζετε η κίνηση του ελκυστήρα (στικτή μπλε γραμμή) κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της διαδικασίας συγκομιδής. Όταν ο ελκυστήρας σταματάει μπροστά από ένα ζευγάρι δέντρων (πυκνά μπλε σημεία), για να συλλέχθούν τα κιβώτια, ο αναγνώστης RFID καταγράφει τις νέες ετικέτες των κιβωτίων και του ζεύγους των δέντρων και συγχρόνως το GPS καταγράφει τη θέση. Ο συσχετισμός μεταξύ των δέντρων και των κιβωτίων υπολογίστηκε αυτόματα, αφού οι κωδικοί του ζεύγους των δέντρων και των αντίστοιχων κιβωτίων ανιχνεύτηκαν σε κοντινούς χρόνους. Ο αναγνώστης κατέγραψε όλες τις ετικέτες των κιβωτίων και των δέντρων χωρίς να παρουσιαστεί λάθος μέτρηση. Μοναδικό πρόβλημα παρουσιάζεται όταν οι ετικέτες είναι προσανατολισμένες κατά μήκος του άξονα καταγραφής του αναγνώστη (της κεραίας) με αποτέλεσμα να μην μπορούν να ανιχνευτούν. Το πρόβλημα αυτό - λόγω του προσανατολισμού - μπορεί να λυθεί με δύο τρόπους. Πρώτον, να κληθούν οι εργάτες να αφήσουν τα κιβώτια στο έδαφος έτσι ώστε η πλευρά με την ετικέτα να μην βρίσκεται κατά μήκος της σειράς. Φυσικά αυτό δεν είναι αρκετά εύκολο να πραγματοποιηθεί. Εναλλακτικά, δεδομένου ότι οι παθητικές ετικέτες είναι φτηνές, δύο ετικέτες μπορούν να τοποθετηθούν στις δύο μεγάλες απέναντι πλευρές του κιβωτίου έτσι ώστε όταν οι εργάτες τοποθετήσουν τα κιβώτια στην πλατφόρμα τουλάχιστον μια ετικέτα RFID να είναι ορατή από τον αναγνώστη σε οποιοδήποτε προσανατολισμό. Σχήμα 4. α) Οπωρώνας αγροκτήματος Α.Π.Θ. με 108 δέντρα, β)κίνηση του ελκυστήρα κατά τη διαδικασία συλλογής των γεμάτων φρούτων κιβωτίων.

8 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Ένα σύστημα ιχνηλασιμότητας εντός αγρού με χρήση RFID δοκιμάστηκε κατά τη διάρκεια προσομοίωσης της παραδοσιακής διαδικασίας συγκομιδής οπωρώνων με τα χέρια. Ένας αναγνώστης-ραντάρ RFID τοποθετήθηκε στην πλατφόρμα μεταφοράς ελκυστήρα και παθητικές ετικέτες RFID, οι οποίες περιέχουν μοναδικούς κωδικούς, επικολλήθηκαν στα κιβώτια όπου συλλέγονται οι καρποί και στα δέντρα. Καθώς ο ελκυστήρας κινήθηκε στον οπωρώνα για τη συλλογή των γεμάτων φρούτων κιβωτίων ο αναγνώστης κατέγραψε τους κωδικούς των κιβωτίων και των δέντρων με αποτέλεσμα να πραγματοποιηθεί αυτόματα η συσχέτιση μεταξύ των γεμάτων φρούτων κιβωτίων και του ζεύγους δέντρων από όπου συγκομίστηκαν. Εάν υπολογιστεί το βάρος κάθε κιβωτίου, στον αγρό ή στο συσκευαστήριο, ολοκληρώνεται η χαρτογράφηση της παραγωγής. Τέλος, διαπιστώθηκε ότι το προτεινόμενο σύστημα τροποποιεί ελάχιστα την διαδικασία της συγκομιδής χωρίς να επηρεάζει (αυξάνει) το χρόνο της. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Lee, W.S., Burks, T.F. and Schueller, J.K., Silage yield monitoring system. ASAE Paper No ASAE, St. Joseph, MI, USA 2. Markinos, Ath., Toulios, L., Pateras, D., Zerva, G. and Gemtos, A.T., A precision farming application in cotton in the small farms of Greece. In: Proceedings of the 4th European Conference on Precision Agriculture, J V Stafford & A Werner Eds. Wageningen Academic Publishers, The Netherlands, pp Pelletier, G. and Upadhyaya, S.K., Development of a tomato load/yield monitor. Computers and Electronics in Agriculture 23(2): Τσατσαρέλης, Κ.Α., Μηχανική συγκομιδή γεωργικών προϊόντων. Εκδόσεις Διαχούδη-Γιαπούλη, Θεσσαλονίκη. 5. Salehi, F., Whitney, J.D., Miller, W.M., Wheaton, T.A. and Drouillard, G., An automatic triggering system for a citrus yield monitor. ASAE Paper No ASAE, St. Joseph, MI, USA. 6. Schueller, J.K., Whitney, J.D., Wheaton, T.A., Miller, W.M. and Turner, A.E., Low cost automatic yield mapping in hand harvested citrus. Computers and Electronics in Agriculture 23(2): Whitney, J.D., Ling, Q., Wheaton, T.A. and Miller, W.M., A DGPS yield monitoring system for Florida citrus. Applied Engineering in Agriculture 17(2): Whitney, J.D., Miller, W.M., Wheaton, T.A., Salyani, M. and Schueller, J.K., Precision farming applications in Florida citrus. Applied Engineering in Agriculture 15(5): Heidman, B.C. and Rosa, U.A Integration of sensor data and orchard layout characteristics for real time tree detection. ASAE Paper number: ASAE, St Joseph, MI, USΑ. 10. Ampatzidis, Y., Vougioukas, S., Bochtis, D. and Tsatsarelis, C., A yield mapping system for hand-harvested fruits based on RFID and GPS location technologies. In: Proceedings at the 6th ECPA Conference (European Conference on Precision Agriculture), Skiathos, Greece, 3-6 June Thai, C.N. and Shewfelt, R.L Modeling sensory color quality of tomato and peach: neural networks and statistical regression. Transactions of ASAE, Vol. 34, No. 3, pp